Pasivní bezdrátová komunikace

[forbidden]

Docela zajímavej experiment popisující bezdrátovou komunikaci bez potřeby napájení. Nikdy bych nevěřil, že tepelný šum může mít takovou intenzitu. Sice jsou použitý velmi směrový a velmi ziskový antény, spolu s dvěma LNA. Vzdálenost je malá a bps taky, ale jako proof of concept to jde.
Samozřejmě pro praktický použití je energie třeba minimálně pro zakódování nějaké té informace a i pro její získání, to už to samotný vyslání vzduchem není až takovej problém. Ale jak říkám, zajímavý to je.

[Lukas-Peca]

Neporušuje to druhý termodynamický zákon? Jak se z odporu může odebírat elektrická energie, když není vystaven teplotnímu rozdílu?

[Zmije]

Neporušuje. Tepelnou ztrátu lze rozložit mezi přijímač a výsílač různě. Jedním extrémem je velký výsílací výkon a plně pasivní přijímač (např. krystalka), druhý extrém je popsán v článku, celou tepelnou ztrátu hradí přijímač. Většina používaných komunikačních systému se pohybuje mezi těmito extrémy.

[Lukas-Peca]

Tomu nerozumím. Podle toho schématu přijímač žádnou energii směrem k vysílači nedodává, kde se tedy ta energie na přenos vezme? Chápu to tak, že vzniká tepelným šumem v tom odporu a přepíná se mezi šumícím a chlazeným nešumícím odporem. To by ale pořád znamenalo, že šumící odpor získává energii pro ten šum jen tak z okolního tepla.

Stejně tak mi vrtá hlavou princip, díky kterému v nažhavené elektronce vzniká mezi katodou a anodou napětí a teče proud i bez externího zdroje. Tam se to taky tváří, že se žádný tepelný rozdíl neuplatňuje a je to dáno jen rozdílnou emisivitou obou elektrod.

[tomasjedno]

Neporušuje to druhý termodynamický zákon? Jak se z odporu může odebírat elektrická energie, když není vystaven teplotnímu rozdílu?

Ten “teplotní rozdíl“ je tvořen kontrastem mezi vysokošumovým vysílačem a nízkošumovým přijímačem. Kdyby šuměly oba stejně, bylo by to v dynamické rovnováze a nic by se nepřeneslo.

[Cust]

To jo a to topení na vysílači je ten bezenergetický Maxwelův démon?

[Lojza1]

Mně to jako nesmysl připadá už podle blokového schématu na třetí stránce, takže to nebudu číst. Anténa se přepíná mezi odporem a zkratem. Takže ta anténa tepelný šum v jednom případě přijímá a vysílá, ve druhém případě tak leda odráží. Když je to šum, tak to vyjde nastejno. Fungovalo by to, kdyby teplota toho odporu byla nějak odlišná od teploty zatěžovacího odporu v přijímači, což už evokuje normální tepelný stroj. Pak by se opravdu odražený výkon lišil od vysílaného. Prostě by dvě prostředí sdílela teplo prostřednictvím odporů a antén v horní poloze přepínače, zatímco v dolní poloze by teplo nesdílela. Samozřejmě tím myslím, že by to fungovalo jako myšlenkový experiment. Reálně nanic. Jo a mimochodem, tomu sdílení tepla prostřednictvím záření se říká sálání. A když je přepínač dole, je to jako když černé těleso obalíme alobalem.

[Lojza1]

Když už Cust zmínil jistého démona, dovolím si provokaci.
Představte si žáruvzdornou vakuovou diodu s kysličníkovou katodou. Když katodu nažhavíme, bude emitovat elektrony s nějakou kinetickou energií. Některé doletí na anodu. Katoda s anodou budou zvenku zdrojem elektrického výkonu. To ostatně není problém ověřit a je to experimentální fakt. Když na takovou teplotu nějakým způsobem nažhavíme anodu a katoda zůstane studená, nebude se dít nic. Katoda bude studená a povrch anody bude mít příliš vysokou výstupní práci. Můžeme diodu opatřit dlouhými přívody, třeba z molybdenu, a celou ji zavřít do pícky. Můžeme ji jako celek nažhavit. Na drátcích vyvedených z pícky bychom měli mít možnost odebírat nějaký elektrický výkon. Můžeme do té pícky umístit více diod a jejich vývody můžeme vně pícky pospojovat do série. Můžeme tím spojováním dospět k libovolně vysokému napětí. Pospojování můžeme realizovat přímo v pícce nebo dokonce ve sdružené elektronce. Do sdružené elektronky ostatně můžeme integrovat i rentgenku a tu napájet těmi diodami. Když tedy pícku zahřejeme, budou z ní vycházet paprsky X. Kdyby ještě žil pan Maxwell, kde by nám v těch představách ukázal chybu?

[tomasjedno]

Na to, aby z té pícky vycházelo elektromagnetické záření, nepotřebuješ konstruovaat žádný šelmostroj, ona září sama o sobě

[Lojza1]

Na to, aby z té pícky vycházelo elektromagnetické záření, nepotřebuješ konstruovaat žádný šelmostroj, ona září sama o sobě

No dobře, dobře. Ale jakou energii ty fotony mají? O to právě jde.
Totiž, pícka se šelmostrojem bude posílat energii do pícky bez šelmostroje a bude ji tím zahřívat, přestože ta bez šelmostroje už bude třeba i teplejší, než ta s ním. Bude teplejší, ale paprsky X zpět posílat nebude. Bude mezi nimi třeba filtr, který propustí pouze paprsky X. Třeba ten zmíněný alobal.

[Cust]

Když už Cust zmínil jistého démona, dovolím si provokaci.
Představte si žáruvzdornou vakuovou diodu s kysličníkovou katodou. Když katodu nažhavíme, bude emitovat elektrony s nějakou kinetickou energií. Některé doletí na anodu.

Energie elektronů bude blízká nule. Pokud mezi anodu a katodu dáš elektrické napětí, tak energie elektronů bude rovna hodnotě tohoto napětí v eV.

Katoda s anodou budou zvenku zdrojem elektrického výkonu. To ostatně není problém ověřit a je to experimentální fakt. Když na takovou teplotu nějakým způsobem nažhavíme anodu a katoda zůstane studená, nebude se dít nic. Katoda bude studená a povrch anody bude mít příliš vysokou výstupní práci.

No to záleží na napětí - na jeho polaritě a velikosti. I když bude napětí nulové a katoda studená a anoda teplá, obě můžou emitovat elektrony, stačí, aby teplota byla dostatečná na překonání výstupní práce. To je dáno materiálem. Běžně se hodnoty výstupní práce v běžných kovových materiálech pohybují v jednotkách až desítkách eV.

Můžeme diodu opatřit dlouhými přívody, třeba z molybdenu, a celou ji zavřít do pícky. Můžeme ji jako celek nažhavit. Na drátcích vyvedených z pícky bychom měli mít možnost odebírat nějaký elektrický výkon. Můžeme do té pícky umístit více diod a jejich vývody můžeme vně pícky pospojovat do série. Můžeme tím spojováním dospět k libovolně vysokému napětí. Pospojování můžeme realizovat přímo v pícce nebo dokonce ve sdružené elektronce. Do sdružené elektronky ostatně můžeme integrovat i rentgenku a tu napájet těmi diodami. Když tedy pícku zahřejeme, budou z ní vycházet paprsky X. Kdyby ještě žil pan Maxwell, kde by nám v těch představách ukázal chybu?

Ano, ale každý elektron, který odebereš ať už z katody nebo anody, odebere danému materiálu teplo a to přesně v hodnotě jeho výstupní práce. Prostě materiál koná práci a projeví se to na něm tak, že chládne. Tedy by jsi musel pod elektronkou topit, aby jsi mohl odebírat elektrický výkon. A jak už psal tomasjedno, o fotonech... Souhlas. Prostě elektronka je zdrojem záření s maximální energií fotonového kvanta o hodnotě rovné napětí mezi katodou a anodou v eV. Jinak je to spojité spektrum sahající od cca 0 eV po hodnotu Uak eV.

[Lojza1]

Cust: Tak se nad tím zamysli kvantitativně. Proč je katoda kysličníková? Protože normální kovový povrch by při té teplotě nic neemitoval. Jaká energie zbude elektronu na jeho pohyb? Nezanedbatelná. Mezi anodou a katodou bude klidně půl voltu při nějaké rozumné zátěži. Jasně že to bude ochlazovat katodu. A o to právě jde. Teplo bude přecházet z ochlazované katody do druhé pícky, která už bude mít třeba i vyšší teplotu. Katoda bude odebírat teplo z chladnější pícky a ohřívat teplejší pícku. Není tohle trochu divné?

[Artaban001]

Nažhavit samotný torzo magnetronu, kdy jsem jej zbavil magnetů a krabičky z tlumívkama jsem zkoušel - výsledek jsem tu kdysi řešil. Podle mě je to podobný, jako u termočlánku. Generuje to napětí, protože katoda je žhavá a anoda studená. Fungovalo by to i kdyby byla anoda ze stejnýho materiálu jako katoda. Kdyby se podařilo anodu ohřát do červenýho žáru a katodu chladit, prohodily by si role a nějak by to fungovalo taky. Kdyby bylo žhavý obojí, žádný napětí by nebylo. Jinak tohle se využívalo u jaderných reaktorů v Ruských družicích (viz Rorsat), kdy štěpný proces ohříval termoemisní zdroj elektřiny. Dalo se to nahodit, nebo stopnout. Po ukončení životnosti mělo být jádro vystřeleno na vyšší oběžnou dráhu a až by "vyprchala radiace", postupně by kleslo do atmosféry a shořelo. Bohužel při tom se do okolí rozprášilo spousta NaK (sodíkodraslíková slitina, co funguje jako chladivo) a dělá zbytečný bordel na oběžný dráze.

[Lojza1]

Artaban001:
Já to znám z vakuových obrazovek. Posuzuji stav katody právě podle zkratového proudu mezi nažhavenou katodou a první mřížkou. Ani napětí naprázdno není zanedbatelné.
Pokud je katoda kysličníková a anoda normálně kovová, tak by mělo být jedno, jestli je anoda studená nebo horká. Ale tohle jsem experimentálně nezkoušel. Nemám žáruvzdornou diodu a nemám ani pícku na tak vysokou teplotu.
Ono by se chtělo hledat chybu právě v tom napětí při stejné teplotě. Jako že by žhavá anoda nějak odpinkla ten elektron z katody zpět. A třeba to tak i je. Že by tu podivnost vyřešila sekundární emise? Nevím.

[Artaban001]

Termionický konvertor se to jmenuje a bylo to součástí reaktorů "Topaz-1" a Topaz-2".
Sekundární emise je podle mě něco jinýho. A podle mě by žhavá anoda elektrony odpuzovala, stejně, jako to dělá katoda. Je to podle mě taková vakuová verze Seebeckova jevu.